揭示石墨烯集成CsSnCl3钙钛矿太阳能电池的潜力：一项数值模拟研究

《Energy Technology》：Unveiling the Potential of Graphene-Integrated CsSnCl3 Perovskite Solar Cells: A Numerical Simulation Study

CsSnCl3基钙钛矿太阳能电池通过结构优化和石墨烯界面工程提升效率至31.52%，主要涉及厚度、掺杂、缺陷密度等参数优化及金属接触改进。

　　

摘要

本研究利用“Solar Cell Capacitance Simulator-1D”模拟工具，对无铅CsSnCl₃基钙钛矿太阳能电池（PSCs）的数值建模进行了探讨。该电池的结构中，TiO₂作为电子传输层，Cu₂O作为空穴传输层。通过系统优化吸收层厚度、受主掺杂浓度、缺陷密度、电极功函数和工作温度等关键参数，提升了电池性能。在CsSnCl₃/Cu₂O界面引入了超薄石墨烯（Grp）层，该层通过减少复合现象和改善能带对齐来增强电荷分离效果。引入Grp后，电池效率从23.18%（Au/Cu₂O/CsSnCl₃/TiO₂/FTO）提升至23.26%；进一步优化金属接触结构（W/Cu₂O/CsSnCl₃/TiO₂/FTO）后，效率达到31.45%；结合这两种优化策略后，效率最终达到31.52%。这种效率提升归因于结构优化、Grp带来的界面钝化效果以及通过金属接触工程改善的电荷提取能力。尽管Grp的厚度影响有限，但其存在有效抑制了复合损失。优化后的电池实现了31.52%的功率转换效率、1.25 V的开路电压（V_oc）、27.98 mA/cm²的短路电流密度（J_sc）和89.56%的填充因子。这些研究结果凸显了Grp界面工程在提升CsSnCl₃ PSCs性能和稳定性方面的潜力。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。